液态真空搅拌式冶炼金属的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置和方法，其中的装置包括：通过真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至真空还原系统；真空还原系统，用于对炉料进行真空还原处理；在搅拌机构旋转器下设置有搅拌头，搅拌头在搅拌机机构真空室内插入到真空罐内的液态还原剂中，伸缩加料管用于向液态还原剂表面加入被还原粉，搅拌头将被还原粉搅拌在液态还原剂中，并且使得被还原粉与液态还原剂发生还原反应生成金属蒸汽；出渣系统用于处理真空还原系统处理后的炉渣；收集净化系统用于收集净化在真空还原系统生成的目标金属蒸汽以及非目标金属。利用本发明专利技术，能够解决现有的液态硅热喷吹法喷溅严重等问题。

【技术实现步骤摘要】
液态真空搅拌式冶炼金属的装置及方法
本专利技术涉及金属冶炼
，涉及一种液态还原剂中拌入被还原剂粉生产挥发性金属或某些不挥发金属合金的装置及方法，可用于金属镁、锂、锌、铅的还原生产。
技术介绍
金属镁、锂、铅、锌存在一个共同点：在液态还原剂温度下呈气态，鉴于此共同点，冶炼镁、锂、铅、锌金属的原理相同，因此可采用相同的冶炼装置和冶炼方法冶炼镁、锂、铅、锌金属。其中，下面以金属镁为例，介绍此类金属冶炼的目前状态。目前金属镁的生产方法主要分二大类，一类是氯化镁或硫酸镁熔盐电解生产镁，另一类为热还原法生产镁，在热还原法中有分为固态还原法、半固态还原法、液态还原法。液态还原法可以分为二类，过量液态含镁熔渣硅热还原法和过量液态硅合金热还原法。目前液态硅热法的现状如下：1)法国“玛格尼姆法”(MagnethermProcess)：2(CaO·MgO)(s)+SiFe(s)+0.3Al2O3(s)＝2Mg(g)+2CaO·SiO2·0.3Al2O3(l)+Fe(l)采用石墨电极加热的(类似矿热炉)电炉设备上，真空下加入硅铁、萤石、煅烧白云石以及铝土块矿，通过炉料融化的熔渣导电电阻和石墨电极电弧加热熔渣，调整Al2O3含量可调节熔渣导电性、同时可有效抑制碳热还原反应，将硅铁和煅白等炉料熔化成液态硅铁和炉渣，原料变为液态渣后发生渣-金属反应，产生的金属蒸汽进入冷凝器收集，生成的渣和残余的硅铁分别通过出渣口和出铁口周期性排出。其中，Magnetherm法还原速率高、还原时间较短，生产效率较高，是国内外研究的热点。Magnetherm法还原过程的电耗约10500-13500kWh/t-Mg。该法在世界其他国家建有多套生产线，但在2000年后逐渐停产，目前已经很少工厂在生产。其主要技术问题在于高温的电极真空密封问题一直得不到解决，密封处吸入空气与新生的镁蒸汽发生燃烧，漏气量大时发生局部燃烧或爆炸，导致安全性不好、镁金属纯度比不上皮江法，成本上也没有优势。2)南非MTMP法：2004年南非在Magnetherm法基础上开发了MTMP法，其主要是改真空冶炼为常压充入氩气保护并造成相对真空，但冶炼温度高达1650-1700℃左右，电耗高，对耐火材料的要求高。3)过量还原剂液态液态还原法：我国近年来在液态硅热法冶炼方面也积极开展研究，出现了利用炼钢设备RH、单嘴精炼炉、VOD技术移植冶炼新思路，在原理上不同于Magnetherm法，采用过量还原剂硅铁液体中加入被还原煅白粉的方法生产。其代表性技术就是真空液态喷吹还原法，真空液态喷吹还原法实际生产过程中，由于粉剂载气氩气及还原产生的金属蒸汽，在上浮过程中通过顶部渣层产生严重喷溅，同时污染气态金属，使收集净化变得复杂。基于上述问题，本专利技术亟需提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置及方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置及方法，以解决现有的真空液态硅热喷吹法喷溅大、生产的金属含粉尘高等问题。本专利技术提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，包括真空给料系统、真空还原系统、真空出渣系统以及收集净化系统，其中，所述给料系统包括真空给料密封罐和伸缩加料管，通过所述真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至所述真空还原系统熔池面上；所述真空还原系统，用于对所述炉料进行真空还原处理；其中，所述真空还原系统包括：真空罐、与所述真空罐相连通的搅拌机机构真空室、设置在所述搅拌机机构真空室内的搅拌机构旋转器，其中，在所述搅拌机构旋转器上设置有搅拌头，所述搅拌头在所述搅拌机机构真空室内插入到所述真空罐内的液态还原剂中，所述伸缩加料管用于向所述液态还原剂中加入被还原粉，所述搅拌头将所述被还原粉搅拌在所述液态还原剂中，并且使得所述被还原粉与所述液态还原剂发生还原反应生成金属蒸汽；所述出渣系统，用于处理所述真空还原系统处理后产生的炉渣；所述收集净化系统，用于收集净化在所述真空还原系统生成的目标金属蒸汽以及非目标金属蒸汽。此外，优选的方案是，所述真空还原系统还包括：设置在所述搅拌机机构真空室的第一升降机构，其中，所述第一升降机构与所述搅拌机构旋转器相连接，所述搅拌机构旋转器在所述第一升降机构的作用下带动所述搅拌头插入至所述真空罐内的液态还原剂中搅拌。此外，优选的方案是，所述搅拌机构旋转器采用惰性气体空冷的电动机械旋转机构或者抗燃液压液驱动的液压旋转机构；所述搅拌头为十字型或者三角形或者Y字型，并且所述搅拌头采用石墨质或包氮化硼的氧化镁。此外，优选的方案是，在所述真空罐内设置有铁水包，所述铁水包通过支架固定在所述真空罐上；在所述铁水包上部设置有防溅盖，在所述真空罐上设置有真空罐盖，并且，所述真空罐盖设置在所述防溅盖上方。此外，优选的方案是，在所述真空罐盖、所述防溅盖上分别设置有开口，所述伸缩加料管、所述搅拌头通过所述开口插入到所述铁水包中。此外，优选的方案是，在所述真空罐的底部设置有事故漏液槽，其中，所述事故漏液槽，用于接收所述铁水包泄漏的所述液态还原剂。此外，优选的方案是，所述真空罐与所述真空罐盖之间采用内外双密封；在所述内外双密封之间设有环形通气道，在所述环形通气道内设置有氧含量动态分析仪；其中，所述氧含量动态分析仪，用于检测所述环形通气道内的氧含量；当所述环形通气道的氧含量超标时，向所述环形通气道充氩气，避免空气进入所述真空罐而发生燃烧或爆炸。此外，优选的方案是，所述出渣系统包括设置在所述铁水包内侧的出渣口、设置在所述铁水包内的迎流侧的挡渣坝、与所述铁水包相连通的导渣槽和与导渣槽相连通的所述虹吸出渣器，其中，所述虹吸出渣器通过所述导渣槽与所述真空罐内的铁水包内腔相连通。此外，优选的方案是，所述收集净化系统包括与所述真空罐内的所述铁水包相连通的金属蒸汽除尘器、液态金属收集器、金属蒸汽净化系统，其中，所述金属蒸汽除尘器采用不同粒度的氧化镁球或石墨球构成；所述液态金属收集器的内壁设置有耐火层，所述液态收集器的耐火材料层采用石墨质或包覆氮化硼层的氧化镁的耐火材料；所述镁蒸汽净化系统包括在不同高度上各个温度段收集区间段，用于分别收集液态目标金属与液态非目标金属。本专利技术还提供一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的方法，采用上述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置进行冶炼，所述方法包括：通过真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至真空还原系统的熔池表面；通过所述真空还原系统对所述炉料进行真空还原处理；其中，所述真空还原系统包括：真空罐、设置在所述真空罐内的铁水包、与所述真空罐相连通的搅拌机机构真空室、设置在所述搅拌机机构真空室内的搅拌机构旋转器，其中，在所述搅拌机构旋转器上设置有搅拌头，所述搅拌头在所述搅拌机机构真空室内插入到所述真空罐内的铁水包内液态还原剂中，所述伸缩加料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，包括真空给料系统、真空还原系统、真空出渣系统以及收集净化系统，其特征在于，/n所述真空给料系统包括真空给料密封罐和伸缩加料管，通过所述真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至所述真空还原系统的熔池表面；/n所述真空还原系统，用于对所述炉料进行真空还原处理；其中，/n所述真空还原系统包括：真空罐、设置在所述真空罐内的铁水包、与所述真空罐相连通的搅拌机机构真空室、设置在所述搅拌机机构真空室内的搅拌机构旋转器，其中，/n在所述搅拌机构旋转器上设置有搅拌头，所述搅拌头在所述搅拌机机构真空室内插入到所述铁水包内的液态还原剂中，所述伸缩加料管用于向所述液态还原剂表面加入被还原粉，/n所述搅拌头将所述被还原粉搅拌在所述液态还原剂中，并且使得所述被还原粉与所述液态还原剂发生还原反应生成金属蒸汽；/n所述真空出渣系统，用于处理所述真空还原系统处理后产生的炉渣；/n所述收集净化系统，用于收集净化在所述真空还原系统生成的金属蒸汽以及非目标金属蒸汽。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，包括真空给料系统、真空还原系统、真空出渣系统以及收集净化系统，其特征在于，
所述真空给料系统包括真空给料密封罐和伸缩加料管，通过所述真空给料密封罐和伸缩加料管将炉料输送至所述真空还原系统的熔池表面；
所述真空还原系统，用于对所述炉料进行真空还原处理；其中，
所述真空还原系统包括：真空罐、设置在所述真空罐内的铁水包、与所述真空罐相连通的搅拌机机构真空室、设置在所述搅拌机机构真空室内的搅拌机构旋转器，其中，
在所述搅拌机构旋转器上设置有搅拌头，所述搅拌头在所述搅拌机机构真空室内插入到所述铁水包内的液态还原剂中，所述伸缩加料管用于向所述液态还原剂表面加入被还原粉，
所述搅拌头将所述被还原粉搅拌在所述液态还原剂中，并且使得所述被还原粉与所述液态还原剂发生还原反应生成金属蒸汽；
所述真空出渣系统，用于处理所述真空还原系统处理后产生的炉渣；
所述收集净化系统，用于收集净化在所述真空还原系统生成的金属蒸汽以及非目标金属蒸汽。


2.如权利要求1所述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，其特征在于，
所述真空还原系统还包括：设置在所述搅拌机机构真空室内的第一升降机构，其中，
所述第一升降机构与所述搅拌机构旋转器相连接，所述搅拌机构旋转器在所述第一升降机构的作用下带动所述搅拌头插入至所述真空罐内的液态还原剂中搅拌。


3.如权利要求1所述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，其特征在于，
所述搅拌机构旋转器采用惰性气体空冷的电动机械旋转机构或者抗燃液压液驱动的液压旋转机构；
所述搅拌头为十字型或者三角形或者Y字型，并且所述搅拌头采用石墨质或氮化硼包裹氧化镁。


4.如权利要求1所述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，其特征在于，
所述铁水包通过支架固定在所述真空罐上；
在所述铁水包上部设置有防溅盖，在所述真空罐上设置有真空罐盖，并且，所述真空罐盖设置在所述防溅盖的上方。


5.如权利要求1所述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，其特征在于，
在所述真空罐盖、所述防溅盖上分别设置有开口，所述可伸缩加料管、所述搅拌头通过所述开口插入到所述真空罐中。


6.如权利要求1所述的液态相对真空搅拌式冶炼金属的装置，其特征在于，
在所述真空罐的底部设置有事故漏液槽，其中，
所述事故漏液槽，用于接收所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤善，黄忠源，柏赟，梁文玉，刘猛，徐子涵，
申请(专利权)人：北京中冶设备研究设计总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11